📌 重點摘要
- 機器視覺（Machine Vision） = 工業領域用相機、鏡頭、光源結合演算法處理影像、做出自動化判斷的系統。涵蓋檢測 / 辨識 / 量測 / 定位四大應用。
- 兩大架構派系：(1) Module 智慧相機（相機 + 處理器 + 演算法一體化，部署簡單、現場穩定，如 Cognex In-Sight 系列）；(2) PC Base（工業電腦 + 相機 + VisionPro 軟體，多相機協同、AI 訓練、高彈性客製化）。
- 感光元件：CCD vs CMOS — CMOS 為現代工業相機主流（高速、低功耗、低成本），Cognex 全系列均採 CMOS。
- 視覺感測器（入門 Vision Sensor）vs 智慧相機（Module）：差別主要在運算力與演算法庫深度。In-Sight 2800 入門 Edge AI；In-Sight 3800 高階 AI + 規則式雙引擎。
- 核心應用：克服環境光源不穩、工件晃動、背景雜亂、模糊失焦、工件大小不一等極端條件，毫秒等級完成精準辨識。
- VSK 為 Cognex 官方 PSI 認證系統整合商，提供樣品實測、可行性評估、選型建議與產線整合服務。
什麼是機器視覺？機器視覺有哪些應用？
本篇文章重點介紹「什麼是機器視覺？」「Module與PC Base」「CCD與CMOS」「機器視覺的架構與應用範圍」項目進。
📰 延伸閱讀（高解析 EDM）：本主題在VSK 電子報 EDM「機器視覺 CCD / CMOS / Module / PCbase 配置差異」中有完整圖解，含實機架構、感光元件比較、產線部署示意。
📖 來源：VSK 電子報 EDM 17 — 機器視覺配置差異
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機器視覺系統，可以說是工業自動化設備的靈魂之窗。在工業自動化領域，用來協助人力進行取放及搬移，自動化設備的左右手，我們稱之為機器手臂，機器手臂與機器視覺的搭配，已廣泛運用於製造業。
而在產業升級的現在，大量被使用來協助人力進行產品的外觀品質檢查、生產履歷追朔，可謂自動化的靈魂之窗，就讓我們稱它為「機器眼」。我們最常聽到的機器視覺系統問題，不外乎歸類為以下4項：
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一、什麼是機器視覺？
簡單的說，機器視覺是利用視覺感測儀器（如工業相機），搭配影像辨識軟體進行檢測的設備。
二、機器視覺能做什麼？
生產線搭配機器視覺進行優化升級，能夠及時的在生產過程中進行定位、檢查、量測、識別，確保產品從零件到組裝都是正確，藉此優化品質，降低成本。
傳統的生產線，品質把關都會放在最後的成品檢驗，不良品也只能在最後階段發現，造成大量的重工人力及物料成本。
優化後的生產線，不僅能夠消除瑕疵產品，提高生產品質，更能夠有效減少客戶投訴，這對於產線主管來說，無疑是至關重要的把關。
三、機器視覺的應用範圍？
- 定位：協助機械手臂取放料件、組裝對位應用；伺服運動機台精準定位，如面板精準貼合、點膠位置精準定位、曝光蝕刻精準定位等應用。
- 檢查：產品表面缺陷、髒汙、外觀不良、零件方向等應用。
- 量測：精準、快速的非接觸式量測，如組裝位置量測、加工尺寸量測等應用。
- 識別：透過顏色、形狀或元件特徵進行產品識別；讀取文字、1D條碼或2D條碼，以進行生產履歷追溯、控制物流、搜集基本資料。
四、機器視覺的架構？
機器視覺系統的主要架構包含：
- 運算主機
- 影像擷取卡
- 工業相機
- 照明
- 顯示器（HMI）
- 輸出輸入
檢測的目標物，透過輔助照明強化特徵，經由相機拍照，進入影像擷取微處理器，影像進入到影像系統後，進行影像前處理，強化特徵，搭配視覺演算法進行影像分析後，將結果透過輸出介面顯示，並通報上位系統進行後續的排除等動作。
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機器視覺，現階段分為兩大派系：Module 視覺系統以及 PC Base
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Module系統：
擁有高度整合的硬體及軟體，影像擷取輸入及訊號輸入輸出，影像分析演算法、設定介面、操作介面及結果顯示，都已有預規劃好的框架。因此，模組化系統在硬體的相容性及穩定性，都已經過長時間規劃以及測試後才發行，使用者僅需要針對視覺應用再次編程使用，即可因應工廠自動化的突發性、立即性需求，短時間內快速整合上線。
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PC Base：
硬體部分需要選配影像擷取卡、訊號輸出輸入介面卡、運算用工業主機；軟體部分，影像分析驗算法可選用軟體公司開發的付費軟體，或是使用公開的免費函式庫去做修改；結果顯示，操作介面，每個環節都需要客製化選擇及高度的再次開發整合，並測試相容性及穩定性，雖然開發時間長，但是優點在於可以針對使用者的需求做完全的客製化。
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| Module系統與PC Base各有優缺點，模組化系統可以快速的整合應用，能夠因應工廠自動化快速的需求變動，在既有的平台上進行快速整合開發，但在使用上，需依循既有的模組去做使用及開發，顯示及操作上無法完全的客製化，但能提供高度的穩定性。PC Base的開發時間比較長、需要大量高技術含量的開發人力之外，在操作介面及功能皆能夠針對使用者的需求，做完全的客製化，適合使用於長生命週期量產型的設備。 |
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CMOS 的設計中，每個畫素旁都有獨立的放大器：ADC（放大兼類比數位信號轉換器），訊號直接放大並轉換成數位資料輸出。由於CMOS 每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，以百萬畫素來看，那麼就需要百萬個以上的 ADC 放大器，每個放大器在製程上都會有些微的差異，很難有同步放大的效果。
CCD 的設計為單一放大器，曝光後會進行畫素轉移處理，將每一行中每一個畫素的電荷信號依序傳入緩衝器中，再由線路導引輸出至放大器進行放大，再串聯 ADC 輸出。
CMOS 的影像電荷驅動方式為主動式，感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出。
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CMOS的影像電荷驅動方式為主動式，感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出，耗電量低。 CCD的影像電荷驅動方式為被動式， 必須外加電壓，讓每個畫素中的電荷移動至傳輸通道，耗電量較高。
CCD是Charge Coupled Device的縮寫，感光耦合元件。
CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor的縮寫，互補性氧化金屬半導體。
CCD 和 CMOS，兩者都是利用矽感光二極體（photodiode）進行光電轉換，進入的光線越強，所產生的電力就越強，再透過類比數位信號轉換器，轉換為電子數位資訊。
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一、CCD與CMOS影像雜訊比較：
CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，每個放大器在製程上都會有些微的差異，很難有同步放大的效果，雜訊較多。CCD為單一放大器，成像品質相較於CMOS來說，雜訊相對較低。 |
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二、CCD與CMOS感光度比較：
在相同尺寸大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會低於CCD。 |
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三、CCD與CMOS耗電量比較：
CMOS的影像電荷驅動方式為主動式，感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出，耗電量低。CCD的影像電荷驅動方式為被動式， 必須外加電壓，讓每個畫素中的電荷移動至傳輸通道，耗電量較高。 |
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四、CCD與CMOS製造成本比較：
CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。 |
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